28. Источники и химический состав примесей в атмосфере: пары воды, пыль, аэроионы, аэрозоли, фитонциды, эфирно-масличные соединения.

Водяной пар — газообразное состояние воды. Не имеет цвета, вкуса и запаха. Содержится в тропосфере. Образуется молекулами воды при её испарении. При поступлении водяного пара в воздух он, как и все другие газы, создаёт определённое давление, называемое парциальным. Оно выражается в единицах давления — паскалях. Водяной пар может переходить непосредственно в твёрдую фазу — в кристаллы льда..

Пыль — мелкие твёрдые частицы органического или минерального происхождения. К пыли относят частицы среднего диаметра от долей микрона и до максимального — 0,1 мм. Более крупные частицы переводят материал в разряд песка, который имеет размеры от 0,1 до 5 мм. Под действием влаги пыль обычно превращается в грязь/

Аэроион - частица воздуха, несущая на себе электрический заряд. По существу аэроины являются заряженными молекулами газов воздуха, возникающими в результате ионизации. Ионизация молекул воздуха обусловлена действием различных физических факторов (солнечная радиация, космическое излучение, электрическое поле высокой напряженности, радиоактивное излучение и др.).

Аэрозоли — это аэродисперсные (коллоидные) системы, в которых неопределяемо долгое время могут находиться во взвешенном состоянии твердые частицы (пыль), капельки жидкости, образующиеся либо при конденсации паров, либо при взаимодействии газовых сред, либо попадающие в воздушную среду без изменения фазового состава. Значительная часть аэрозолей формируется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Аэрозоли могут оказывать влияние на формирование климата как Земли в целом, так и в отдельных её районах. Важнейшая положительная роль аэрозолей являются ядрообразование, т.е. свойство конденсировать воду. Однако, они могут изменять отражательную способность планеты Земля и тем самым изменять глобальную температуру.

Фитонциды - образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших. Выделение ряда фитонцидов усиливается при повреждении растений. В медицинской практике применяют препараты лука, чеснока, хрена, зверобоя пронзеннолистного (препарат иманин) и др. растений, содержащих фитонциды, для лечения гнойных ран, трофических язв. Фитонциды ряда других растений стимулируют двигательную и секреторную активность желудочно-кишечного тракта, сердечную деятельность.

Эфи́рное масло — пахучая смесь жидких летучих веществ, выделенных из растительных материалов (дистилляцией, экстракцией, прессованием). Большинство эфирных масел хорошо растворимы в бензине, эфире, липидах и жирных маслах, восках и других липофильных веществах и очень плохо растворимы в воде.

29. Техногенные примеси в атмосфере. Самоочищение атмосферы.

Антропогенные (техногенные) источники загрязнения атмосферного воздуха, представленные главным образом выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, отличаются многочисленностью и многообразием видов.

Источники загрязнения атмосферы:

1 - высокая дымовая труба; 2 - низкая дымовая труба; 3 - аэрационный фонарь цеха; 4 - испарения с поверхности бассейна; 5 - утечки через неплотности оборудования; 6 - пыление при разгрузке сыпучих материалов; 7 - выхлопная труба автомобиля; 8 - направление движения потоков воздуха Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными (источники 1-6), когда координата источника выброса не изменяется во времени, и передвижными (нестационарными) (источник 7 - автотранспорт).

Самоочистка атмосферы - это процесс лишения атмосферного воздуха от посторонних примесей. Снижение загрязненности воздуха происходит благодаря разнообразным физическим, химическим и биологическим процессам: рассеиванию в атмосфере загрязнителей, которое зависит от метеорологических условий (влажности и температуры воздуха, скорости ветра, физических и химических характеристик загрязнителей); разрушению загрязнителей под действием солнечной радиации (фотохимические процессы); взаимодействия между отдельными загрязнителями с образованием не токсичных или менее токсичных соединений (при взаимодействии аммиака с хлоридом гидрогену образуется хлорид аммонию, который выпадает с атмосферными осадками на земную поверхность);химическому взаимодействию между загрязнителем и основным компонентом воздуха (чаще всего кислородом), например, окисающего оксида нитрогена (ІІ) к оксиду нитрогена (ІV), но окислителями могут быть и озон, и пероксид гидрогену и тому подобное; поглощению растениями соединений нитрогена и сульфуру и использование их для синтеза органических веществ.

Концентрация техногенных примесей в атмосфере вблизи источника загрязнений может во много раз превышать фоновую.Техногенные атмосферные примеси в большинстве своем обладают токсическими,аллергическими, канцерогенными, мутагенными свойствами и при повышенной концентрации сказываются на здоровье людей.Среди наиболее важных загрязнителей следует отметить соединения серы, соединения азота, углеводороды, ртуть, свинец.Различные загрязнители по-разному влияют на организм человека и на природу в целом. Сернистый ангидрит растворяется в водяных каплях, и выпадая с осадками у растений вызывает повреждение листьев. Для человека токсичен, поступая в дыхательные пути, поражает клетки бронх, вызывает респираторные заболевания. Усиливает коррозию металлов, разрушает ткани, кожу. Диоксид азота очень токсичен, разрушает клетки легких. Время пребывания в воздухе –около 4 суток. Техногенные атмосферные примеси не только влияют на здоровье человека, но и вызывает косвенный экологический эффект: они существенно трансформируют природную среду города, изменяя свойства приземного слоя атмосферы и местный климат.Благодаря исключительной динамичности воздушная среда быстрее других компонентов ландшафта очищается от техногенных загрязнителей. Она служит главным промежуточным звеном, передающим воздействие вредных примесей на другие компоненты ландшафта, и в этом состоит ее особая экологическая функция. Аэрозоли вымываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием электрического поля атмосферы, а также вследствие гравитации. Основное самоочищение атмосферы происходит за счет выпадения кислотных дождей и снега, наносящих серьезный ущерб флоре, фауне (химические ожоги), вызывающих коррозию и разрушение элементов зданий и сооружений.

Самоочистка атмосферы - это процесс лишения атмосферного воздуха от посторонних примесей.

Снижение загрязненности воздуха происходит благодаря разнообразным физическим, химическим и биологическим процессам:

* рассеиванию в атмосфере загрязнителей, которое зависит от метеорологических условий (влажности и температуры воздуха, скорости ветра, физических и химических характеристик загрязнителей);

* разрушению загрязнителей под действием солнечной радиации (фотохимические процессы);

* взаимодействия между отдельными загрязнителями с образованием не токсичных или менее токсичных соединений (при взаимодействии аммиака с хлоридом гидрогену образуется хлорид аммонию, который выпадает с атмосферными осадками на земную поверхность);

* химическому взаимодействию между загрязнителем и основным компонентом воздуха (чаще всего кислородом), например, окисающего оксида нитрогена (ІІ) к оксиду нитрогена (ІV), но окислителями могут быть и озон, и пероксид гидрогену и тому подобное;

* поглощению растениями соединений нитрогена и сульфуру и использование их для синтеза органических веществ.

30. Границы и структура биосферы, состав и масса живого вещества. Живое вещество и его роль \

Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли. Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов. Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами. Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения. Биосфера проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты. Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере очень важными являются три основных положения, которые В. И. Вернадский назвал биогеохимическими принципами: 1.Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. 2.Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. 3.Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.

Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли. Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов. Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами. Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения. Биосфера проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты. Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере очень важными являются три основных положения, которые В. И. Вернадский назвал биогеохимическими принципами: 1.Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению. 2.Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. 3.Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.

Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое УФ-излучение, губительное для живых организмов. Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами. Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 километров. Определяется граница биосферы дном Мирового Океана, включая донные отложения. Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизни на космическом теле. Существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы. Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.Границы жизни определяются факторами земной среды, которые препятствуют существованию живых организмов. Верхняя граница биосферы проходит на высоте около 20 км от поверхности Земли и отграничена озоновым слоем, который задерживает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца, губительную для жизни. В гидросфере земной коры живые организмы населяют все воды Мирового океана – до 10–11 км в глубину. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5–7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии. Живое вещество биосферы, в общем, занимает ничтожное пространство в масштабе всего земного шара. При этом по масштабам энергетического и химического обмена жизнь — самый выдающийся процесс на поверхности Земли, получающий живительную энергию Солнца и приводящий в движение едва ли не все химические элементы таблицы Менделеева. В биосфере возможно существование организмов в любых возможных концентрациях — от единичных бактерий и спор в 1 см3 атмосферного воздуха до мощных тропических лесов экваториальной зоны и следов жизни в пучинах Мирового океана. По своим требованиям к условиям внешней среды организмы расселяются в разных верхних горизонтах Земли: в нижней атмосфере, в гидросфере, в почвах, в глубинах литосферы, пропитанных природными водами и нефтяными месторождениями. По подсчетам ученых общее количество массы живого вещества в современную эпоху составляет порядка 2420 млрд. т. Эту величину можно сравнить с массой других оболочек Земли.

31. Геохимические функции живого вещества, биогеохимические процессы как геологический фактор. Роль фотосинтеза и других процессов в синтезе органических соединений. Живое вещество — вся совокупность живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.

Функции живого в-ва:

- газовая – регуляция состава атмосферы

- энергетическая

- окислительно-восстановительная

- диструктивная – разрушение отмёрших организмов и их минерализация до неорганических в-в

Живое вещество — вся совокупность живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности. Функции живого вещества: 1. Энергетическая функция. Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при разложении энергонасыщенных ве­ществ, передача энергии по пищевым цепям. 2. Деструктивная функция. Эта функция состоит в разложении, минерализа­ции мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биоти­ческий круговорот, т.е. обусловливает превращение живого ве­щества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное вещество биосферы. 3. Концентрационная функция. В результате концентрационной функции живые организмы из­влекают и накапливают биогенные элементы окружающей сре­ды. 4. Средообразующая функция. Преобразование физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в результате про­цессов жизнедеятельности в условиях, благоприятных для суще­ствования организмов. Эта функция является совместным ре­зультатом рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья био­логического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для живых организмов эле­ментов.

Фотосинтез - процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл.

32. Основные органические соединения и их роль в живых организмах. Биологический круговорот и критерии для его оценки: емкость, скорость и интенсивность. Оценка биологического круговорота по природным зонам. Биологический круговорот - биогенная миграция атомов, круговорот веществ представляет собой два противополож ных процесса - аккумуляцию элементов в живых организмах и минерализацию в результате разложения мертвых организмов. Интенсивность биологического круговорота в первую очередь определяется температурой окружающей среды и количеством воды. Так, например, биологический круговорот интенсивнее протекает во влажных тропических лесах, чем в тундре. Скорость биологических круговоротов на суше составляет годы и десятки лет, в водных экосистемах - несколько дней или недель. Скорость биологических круговоротов и общее количество вовлекаемого в эти циклы вещества определяются масштабами и экологическими условиями в экосистемах.

Органические вещества - класс химических соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов). Основные классы органических соединений биологического происхождения — белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты — содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород, серу и фосфор. Алифатические соединения, Ароматические соединения, Гетероциклические соединения, Полимеры. Органические соединения составляют в среднем 20—30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул — гормонов, пигментов, АТФ и многие другие.

Биологический круговорот - биогенная миграция атомов, круговорот веществ представляет собой два противополож ных процесса - аккумуляцию элементов в живых организмах и минерализацию в результате разложения мертвых организмов. Интенсивность биологического круговорота в первую очередь определяется температурой окружающей среды и количеством воды. Так, например, биологический круговорот интенсивнее протекает во влажных тропических лесах, чем в тундре. Скорость биологических круговоротов на суше составляет годы и десятки лет, в водных экосистемах - несколько дней или недель. Скорость биологических круговоротов и общее количество вовлекаемого в эти циклы вещества определяются масштабами и экологическими условиями в экосистемах.